Глава III. Генезис берилла
У берилла хорошо проявлено свойство, называемое в минералогии типохимизмом, - зависимость химического состава минерала от условий его образования. Железистые бериллы (зеленые, голубые) образуются в гранитных пегматитах, альбититах, замещающих гранит, в грейзенах, высокотемпературных гидротермальных месторождениях олово-молибденово - вольфрамовой формации. Щелочные бериллы (бесцветные, молочно-белые) обычны в гранитных пегматитах натриево-литиевого типа. Хромовые бериллы (изумруды) встречаются в двух специфических типах месторождений - в берилло - флюорито-слюдистых метасоматитах по ультраосновным породам и в кварцево-альбитовых жилах с карбонатами редких земель.
В топаз - кварцевой ассоциации в хрусталеносных пегматитах берилл образует кристаллы в занорышах. При переходе от светлоокрашенных бериллов к темноокрашенным наблюдается увеличение плотности и показателей преломления. Эти кристаллы относятся в слабощелочным разностям. С уменьшением содержания щелочей, увеличивается содержание окиси бериллия, уменьшаются плотность и показатель преломления. В этом месторождении берилл является второстепенным минералом. Ассоциирует с топазом, биотитом, флюоритом, кварцем и др.
В вольфрамит - берилловой ассоциации в грейзенах берилл представлен двумя главными генерациями. Берилл I образует крупные (длиной до 10 см.) разъеденные кристаллы или их реликты в слюдяном и топазовом грейзенах. Окраска его обычно желто-зеленая, кристаллы непрозрачны и сильно трещиноваты. Берилл II, приуроченный к внутригрейзеновым жилам и прожилкам, наблюдается в виде хорошо образованных прозрачных кристаллов голубого или золотисто-желтого цвета. Отмечается нарастание мелких кристаллов берилла II на гранях кристаллов берилла I, топаза и мориона. Грейзеновые бериллы относятся к типу бесщелочных и сильно железистых; с типоморфными, голубой и золотистой окрасками, низкими и средними плотностями и светопреломлением и длиннопризматическим до игольчатого габитусом. Берилл ассоциирует в этом месторождении со слюдами, вольфрамитом, висмутином, касситеритом и др.
Главным источником берилла, содержащего 10-15% BeO, являются гранитные пегматиты; не пегматитовые месторождения, рассматриваемые как перспективный источник бериллия, включают: туфы с содержанием 0,08-3,8% BeO в виде бертрандита (например риолитовые туфы Спор-Маунтин, Юта, США; Агуа-Чили, Мексика), скарны с 0,7% BeO в форме гельвина (например, с флюоритом на месторождении Айрон-Маунтин, Нью-Мексико, США), нефелиновые сиениты, щелочные сиениты с бертрандитом и остаточные после извлечения Al из бокситов или Li из сподумена (содержание Be в первичном сырье составляет от 0,n до 2%).
Разновидности этого минерала встречаются во многих местах, например, наиболее значительные месторождения изумрудов находятся в Колумбии. Важнейший рудник находится недалеко от Боготы. Изумруды там добывались издавна. Разработка месторождения ведется как штольнями, так и открытым способом. В Бразилии большинство месторождений находится в штатах Баия, Минас-Жейрас и Гояс. Их промышленное значение невелико. Бразильские изумруды светлее колумбийских, преимущественно желтовато-зеленые, но зато гораздо чище. Со второй половины 50-х годов XX века месторождения разрабатываются в Зимбабве. Кристаллы изумруда мелкие, но хорошего качества. Вмещающие породы представлены роговообманковыми сланцами. В 1830 году месторождение изумрудов было открыто на Урале, севернее Екатеринбурга.
Оно представлено зонами флогопитовых слюдитов в тальк-хлорит-карбонатных сланцах. Лишь немногие кристаллы этого месторождения имеют высокое качество. В большинстве своем они переполнены включениями и непрозрачны.
Вслед за уральскими месторождениями изумруды были обнаружены в Америке, штат Северная Каролина, в Австралии, штат Западная Австралия. В 1927 году открыты крупные месторождения в ЮАР, затем в Замбии, Индии, Зимбабве, Пакистане. Многочисленные месторождения, начиная с 1963 года, были открыты в Бразилии.
Известно также небольшое месторождение изумрудов в Австрии, в Хабахтале, близ Зальцбурга - там расположены зоны биотитовых слюдитов. Изумруды там мутные, хотя и интенсивно окрашены. Отдельные находки этой разновидности берилла известны в Норвегии.
Биксбит очень редко встречается в природе, и происходит лишь в отдельных населенных пунктов в западной части США, штате Юта и, возможно, в Мексике. Биксбит, или красный берилл, происходит в богатых вулканических породах. Он кристаллизуется в условиях низкого давления и высокой температуры из газа.
Воробьевиты (морганиты) добываются на Мадагаскаре. Они иногда настолько крупны, что после огранки из них получаются камни весом более 500 каратов. Кроме того, здесь находят почти все разности берилла, за исключением изумрудов; наиболее обычны бесцветные, желтые, голубые или зеленые кристаллы. Берилл широко распространен на этом острове.
Глава IV. Синтез изумрудов
Зеленая разновидность берилла, известная как изумруд, является столь привлекательной и вызывает большое желание владеть ею, что успешный синтез этой разновидности имел не только научный интерес. Даже скромный успех опытов по перекристаллизации рубинов из обломков природных камней обнадеживал исследователей, проводивших подобные опыты с измельченными бериллами; цвет, который изменялся при нагревании в пламени гремучего газа, восстанавливали предварительной добавкой небольшого количества окиси хрома. Однако эти опыты потерпели неудачу: при плавлении всякий раз образовывалось стекло, а не кристалл. Такие изделия от истинных изумрудов отличались, во-первых, по цвету, хотя и зеленому, но цвету листьев, а не настоящего изумруда, и, во-вторых, по физическим свойствам - показателю преломления(1,508-1,527) и удельному весу(2,417-2,489), которые были несколько ниже, чкм у кристаллов изумруда. Изготовление бериллового стекла путем плавления обломков берилла в пламени гремучего газа не является новшеством: действительно, оно известно с начала XIX века, но привлекало ювелиров вплоть до того момента, когда была установлена возможность получения синтетических камней.
Первые успешные опыты по синтезу изумрудов осуществили, по-видимому, Отфель и Перре. Во время долгих и сложных экспериментов по изготовлению различных силикатов бериллия им удалось получить крошечные кристаллы изумрудов. Лучших результатов они добились, поместив смесь бериллия, кремнезема и глинозема под покрытие из димолибдата лития в платиновый тигель, который поставили на автоклав. Температуру, после того как она повысилась до слабого нагрева и поддерживалась на таком уровне 24 часа, повышали почти до 800С, и на этой точке удерживали в течение 15 дней. Выяснилось, что температура не должна превышать 800С, так как в противном случае вместо берилла образуется силикат бериллия фенакит - Be2SiO4. В первую стадию соединения лития давало кристаллы в форме октаэдров, затем по мере увеличения температуры, октаэдры замещались призматическими кристаллами берилла, и наконец, когда все октаэдры исчезли, происходило как правило разрастание более крупных призм за счет мелких. В конце опыта массу после остывания измельчали, и растворяя ее в разбавленной соляной кислоте освобождали кристаллы берилла. Было установлено, что не содержащие включения кристаллы имеют удельный вес 2,67 и состав их точно соответствует формуле берилла. При температуре 750С кристаллы получались в виде коротких таблитчатых гексагональных призм, а при 800С они становились более вытянутыми, так что длина их была или диаметру, или превышала в 1,5 раза. Добавка в смеси хрома придавала кристаллам зеленый оттенок, такой же яркий, как и у лучших природных изумрудов; если добавка составляла 0,001 смеси, окись хрома целиком поглощалась кристаллами, а если она достигала 0,003, то большая часть окиси хрома оставалась во вмещающей массе. По форме кристаллы были почти совершенны, хотя и слишком малы для ювелирных целей.
В 1911 году к экспериментам, которые начались с повторения опытов Отфеля и Перре, приступила компания «ИГ Фарбениндустри» в Биттерфельде; первые отдельные кристаллы синтетических изумрудов, пригодные для огранки, удалось получить почти через 20 лет. Они были выпущены в продажу под фирменным названием «игмеральд». В то время никаких подробных сообщений об этом опубликовано не было, но в 1942 гогду производство камней прекратили, и тогда появилось описание процесса. Кристаллы выращивали из расплава BeO, Al2O3, SiO2, добавляя в качестве флюса кислый молибдат лития, в платиновом тигле, который нагревался с помощью электричества. Почти одновременно с опытами, проводившимися «Фарбениндустри», К.Ф. Чэтем начал эксперименты в научно-исследовательской лаборатории близ Сан-Франциско. Первый искусственный изумруд весом в один карат он вырастил в 1935 году, а с 1940года был налажен выпуск промышленной продукции. Необработанный кристалл весом 1014 каратов был подарен Смитсоновскому институту для коллекции драгоценных камней, а другой весом 1275 каратов, - Гарвардскому музею. Подробности о процессе изготовления таких камней держали в строгом секрете. Стало известно лишь о том, что кристаллизация происходит медленно. Некоторое время думали, что это гидротермальный синтез, но теперь считают, что кристаллы выращивают из расплава. Внешний вид скоплений кристаллов, неподвижно прикрепленных к корке, свидетельствует о том, что затравки не использовались. Показатели преломления, двупреломление и удельный вес, как и у игмеральда, ниже, чем у природных кристаллов.
В 1963 году на европейском рынке появились два новых искусственных изумруда: одни изготовил В. Церфассс из города Идар-Оберштейн, ФРГ, а другой П. Жильсон из города Па-де-Кале во Франции. Как и в случае с камнями Чэтема, о производственном процессе можно было лишь строить догадки. Однако сравнение свойств игмеральда, изумрудов Чэтема, Церфасса и Жильсона между собой и со свойствами камней, полученных компанией «Линде» путем кристаллизации из расплава с добавкой безводного молибдата лития, неоспоримо свидетельствует о том, что все эти камни изготовлены методом плавления с флюсом. Всем им свойственны в общем низкие константы, которые отличают их от природных изумрудов. Кроме того под микроскопом с небольшим увеличением наблюдаются характерные вуалеподобные образования, состоящие из включений флюса, часто с пузырьками газа. Синтетический изумруд также получили гидротермальным способом. Этот метод использовал Э.Никкен во Франкфурте приблизительно в 1928 году, хотя по некоторым характеристикам изготовленные им камни похожи на камни полученные методом плавления флюсом.
Чтобы определить, какое происхождение - природное или искусственное - имеет изумруд, вначале нужно тщательно его под микроскопом с десятикратным увеличением и установить, если ли в нем включения. Три испытания, описанные ниже, в прошлом имели важное значение для проверки происхождения изумрудов. В то время как удельный вес и оптические константы природных изумрудов изменяются в зависимости от характера и количества примесей, в физических свойствах синтетических камней наблюдается замечательное постоянство, благодаря тому, что их изготавливают из чистых веществ. Для того чтобы проверить удельный вес, нужно приготовить тяжелую жидкость, например разбавив бромформ так, чтобы в нем плавал кусочек кварца. В такой жидкости все природные изумруды утонут, а искусственные камни всплывут.
Другим испытанием, которое легко осуществить, является погружение камней в иммерсионную жидкость с показателем преломления 1,57. Для этого обычно используют бензоат бензила. Показатель преломления синтетических камней ниже этого значения, а природных изумрудов - выше.
Наконец, третьим испытанием является проверка флюоресценции при помощи фильтра Челси, скрещенных фильтров или ультрафиолетовой лампы. Более ранние синтетические камни обладают резкой, а некоторые более поздние - чрезвычайно резкой флюоресценцией по сравнению с натуральными изумрудами (у некоторых природных камней она вообще отсутствует).
Однако позднее полученные камни отчасти затемняют эту картину. Показатели преломления, двупреломление и удельный вес некоторых искусственных изумрудов укладываются в пределы значения, свойственных натуральным минералам. Резкую флюоресценцию фактически удалось устранить добавкой железа. Эти три испытания все еще применяют, но ведущее значение приобретает исследование включений.
Заключение
Разновидности берилла в моей работе, все по-своему уникальны. У каждого своя, необычная история. Но различны они только по окраске.
Легендами сложены те минералы, история которых, начинается с давних времен. Так, например, изумруд: старая персидская легенда рассказывает, что благородные камни - творения сатаны, который, заметив что Ева любуется пёстрыми цветами, растущими в райских садах, дал им великолепные краски, дабы возбуждать в людских сердцах алчность, соблазн. Более прозаично их геологическое происхождение - благородные минералы образовались в результате химических процессов, происходивших в период формирования земной коры. Но, какого бы ни было их происхождение, красота и редкость драгоценных камней издревле влекла к себе людей. Изумруд - один из красивейших самоцветов, известный людям с древних времен. Его история окружена легендами. Изумруд самый дорогой из всех известных драгоценных камней, и доступен далеко не всем. Но многие могут полюбоваться на творения мастеров ювелирного дела, выставленные в музеях. В Алмазном фонде экспонируется знаменитая "Изумрудная таблица" - бриллиантовая брошь с квадратным колумбийским изумрудом темно-зеленого цвета массой 136,25 карата. Прекрасные образцы изумрудов (некоторые из них весьма крупных размеров) украшают скипетр, державу, шапку Большого наряда, оклад иконы Владимирской Божьей Матери, хранящиеся в Оружейной палате Московского Кремля, и оклады икон в Патриаршей ризнице Троице-Сергиевой лавры. Самой большой считается коллекция изумрудов, хранящаяся во дворце турецких султанов в Стамбуле. В Британском музее естественной истории находится известный «Девонширский изумруд». Драгоценные камни хранят еще много тайн, одну из которых, в отношении бериллов и изумрудов, удалось решить только в самом конце XVIII века.
Но есть и разновидности, которые были открыты совсем недавно, такие как биксбит и воробьевит. О них мы знаем только с научной точки зрения. Помимо того, что люди открывают все новые и новые минералы и их разновидности, они научились синтезировать так, чтобы искусственный минерал не потерял тех свойств, которые он приобретает в природных условиях. В написании курсовой работы я узнала о таких разновидностях как воробьевит и биксбит, почему они были так названы, историю происхождения названия берилл, также, насколько сильно влияет место образования минерала на его качество.
Список используемой литературы
1. А.Г. Булах, Общая минералогия, Изд-во СПбГУ, 2002 г.
2. В.И. Вернадский, Труды Геологического музея имени Петра Великого Академии Наук, том2, выпуск5, «О воробьевите и химического составе бериллов», г.Санкт-Петербург, 1908г.
3. Г. Смит, Драгоц.камни, Москва «Мир», 1984, перевод с английского. Стр. 311
4. Е.А. Станкеев, Генетическая минералогия, Москва, Издательство Недра, 1986,
5. П.Дж. Рид, геммологич.словарь, Ленинград «Недра», 198,6 перевод с английского.
Страницы: 1, 2
